CN110767623B - 一种基材及其制备方法与电路基板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基材及其制备方法与电路基板，涉及电子器件领域。该基材包括：用于贴装金属片的贴片区和包围所述贴片区的隔离区；其中，所述隔离区的至少一个表面设有锯齿槽。该基材能够解决现有技术中小型化的功率模块击穿率高的问题，利用该基材制备的功率器件能够提高功率器件的绝缘性能，降低击穿率。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种基材及其制备方法与电路基板。
背景技术
随着电气行业的发展，大功率电气产品逐渐小型化，导致原先设计的爬电距离逐渐减小。功率模块(例如DIP24/DIP33等模块)中电路基板的主要结构为：铜引线框架+陶瓷基板+铜散热片，或，引线脚框架+(铜焊盘+陶瓷基板+铜散热片)的一体式结构，其中陶瓷基板起到散热和绝缘的作用。由于功率模块小型化的程度日益增大，导致陶瓷基板上下两表面的铜层之间的爬电距离得不到保证，从而很难降低目前小型化的功率模块的击穿率。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种基材，以解决现有技术中小型化的功率模块击穿率高的问题。
本发明的第二目的在于提供一种基材的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种电路基板。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基材，包括：
用于贴装金属片的贴片区和包围所述贴片区的隔离区；其中，所述隔离区的至少一个表面设有锯齿槽。
进一步地，所述锯齿槽为弧形凹槽。
进一步地，所述锯齿槽的深度小于等于所述基材的厚度的四分之一。
进一步地，所述贴片区的表面设有用于贴装金属片的装配槽。
进一步地，所述装配槽的槽壁高度小于所述金属片的厚度，且大于所述金属片厚度的二分之一。
进一步地，所述装配槽的槽壁的顶部设有向所述装配槽内水平延伸的延伸部，所述延伸部用于抵接所述金属片的侧壁。
进一步地，所述延伸部向内延伸的水平距离小于所述装配槽侧壁高度的二分之一。
进一步地，所述延伸部、所述装配槽的侧壁与所述装配槽的底面形成的容纳空间的高度为0.1-0.3mm。
一种基材的制备方法，包括：
提供基材坯体，包括预设的贴片区和隔离区，其中，在所述隔离区的至少一个表面设有锯齿槽；
成型处理后得到所述基材。
一种电路基板，包括：
本发明所述的基材；
金属片，位于所述贴片区对应的所述基材的表面。
本发明提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的基材，通过在隔离区对应的基材的表面设置锯齿槽，能够增大功率模块中贴装于贴片区的金属片之间的爬电距离，从而减小功率模块内的芯片由爬电导致的击穿风险，提高功率器件的绝缘性能，降低了功率模块的击穿率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种实施方式的基材的俯视结构示意图；
图2为图1所示结构中A-A处的剖面结构示意图；
图3为本发明提供的另一种实施方式的基材的结构示意图；
图4为本发明提供的再一种实施方式的基材的结构示意图；
图5为本发明提供的一种实施方式的电路基板的结构示意图。
图标：1、基材；10、贴片区；101、装配槽；102、槽壁；103、延伸部；20、隔离区；201、锯齿槽；2、铜框架；3、铜散热片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
爬电距离，是沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。电气间歇能承受很高的过电压，但当过电压值超过某一临界值后，此电压很快就引起电击穿。因此需要提高爬电距离以使器件保持较高的安全性。但是当功率器件的封装空间受到限制后，在有限的空间内有效增加爬电距离就比较困难，因此，目前的小型化的功率器件仍然存在较高比例的击穿率。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种实施方式的基材1，其结构如图1和图2所示，包括：用于贴装金属片的贴片区10和包围所述贴片区10的隔离区20；其中，所述隔离区20的至少一个表面设有锯齿槽201。
需要说明的是，贴片区10对应的基材1的两侧表面均可以贴装金属片。
本实施方式中，锯齿槽201可以设置在隔离区20的一个表面，也可以设置在隔离区20的两个表面，还可以设置在隔离区20的侧面。
该实施方式的基材1，其材质为绝缘材料，通常要求其绝缘耐压大于2.5kV，例如可以为陶瓷基板、玻璃基板或复合基板等等。
本发明实施方式提供的基材1，通过在隔离区20对应的基材1的表面设置锯齿槽201，能够增大功率模块中贴装于贴片区10的金属片之间的爬电距离，从而减小了功率模块内的芯片由爬电导致的击穿风险，降低了功率模块的击穿率。
其中，本发明对锯齿槽201的具体形状不做具体的限定，锯齿槽201的断面例如可以为弧形、三角形或梯形。为了在有限的空间内进一步提高爬电距离，本实施方式中，所述锯齿槽201为弧形凹槽，其侧视结构图如图2所示。相对于三角形凹槽或梯形凹槽，弧形凹槽的距离可以更长。其中，弧形凹槽是指锯齿槽201的底面为弧形，优选为优弧，以进一步提高爬电距离。当弧形凹槽的底面为优弧时，弧形凹槽与弧形凹槽之间的开口连接处设有连接面。
另外，为了保证基材1本身的结构强度，所述锯齿槽201的深度小于等于所述基材1的厚度的四分之一。
在制备电路基板的过程中，通过利用金属焊料并通过烧结将金属片贴装于陶瓷基板的表面，但是在烧结过程中常常会存在因为焊料的位置和使用量控制不好导致焊料外溢，外溢的金属焊料在烧结后形成金属导电体，容易导致电路基板在应用和测试过程中发生击穿，并容易导致整个模块芯片短路失效。
为了进一步接近焊料外溢的问题，本发明另一实施方式的基材1，其结构如图3所示，与图2所示结构基材1的不同之处在于，在所述贴片区10的表面设有用于贴装金属片的装配槽101。
其中，所述装配槽101的槽壁102高度小于所述金属片的厚度，且大于所述金属片厚度的二分之一。
通过设置装配槽101可以有效减少金属焊料的外溢问题，同时，通过设置装配槽101还可以进一步增加爬电距离，进而进一步降低功率器件的击穿率。
本发明再一种实施方式的基材1，其结构如图4所示，所述装配槽101的槽壁102的顶部设有向所述装配槽101内水平延伸的延伸部103，所述延伸部103用于抵接所述金属片的侧壁。其中，所述延伸部103向内延伸的水平距离优选小于所述装配槽101侧壁高度的二分之一。
通过设置在装配槽101的槽壁102的顶部设置延伸部103，使延伸部103抵接金属片的侧壁，从而使延伸部103、装配槽101的槽壁102与装配槽101的底面之间形成了一个容纳空间，该容纳空间可以容纳外溢的金属焊料。
其中，所述延伸部103、所述装配槽101的槽壁102与所述装配槽101的底面形成的容纳空间的高度为0.1-0.3mm。该高度为该容纳空间自装配槽101的底面至所述延伸部103的垂直高度。
第二方面，本发明提供一种实施方式的基材的制备方法，该制备方法包括：
提供基材坯体，包括预设的贴片区和隔离区，其中，在所述隔离区的至少一个表面设有锯齿槽；
成型处理后得到所述基材。
利用本发明的制备方法得到的基材具有本发明第一方面提供的基材的全部优点，在此不再赘述。
本发明中，基材坯体例如为陶瓷坯体，在制备完成陶瓷坯体后，经烧结等处理后得到基材。
第三方面，本发明提供了一种实施方式的电路基板，结合图5所示，包括：
本发明第一方面的基材1；和，
金属片，位于所述贴片区对应的所述基材1的表面。
本发明中的金属片例如为铜片或金片或铂片等等。
其中，本发明的电路基板例如为覆铜板，基材1为陶瓷基板，该陶瓷基板包括相对设置的第一表面和第二表面，金属片包括第一金属片和第二金属片，第一金属片为铜框架2，贴装于第一表面对应的贴片区内；第二金属片为铜散热片3，贴装于第二表面对应的贴片区内。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基材，其特征在于，包括：
用于贴装金属片的贴片区和包围所述贴片区的隔离区；其中，所述隔离区的至少一个表面设有锯齿槽；
所述贴片区的表面设有用于贴装金属片的装配槽，所述装配槽的槽壁的顶部设有向所述装配槽内水平延伸的延伸部，所述延伸部用于抵接所述金属片的侧壁。
2.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述锯齿槽为弧形凹槽。
3.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述锯齿槽的深度小于等于所述基材的厚度的四分之一。
4.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述装配槽的槽壁高度小于所述金属片的厚度，且大于所述金属片厚度的二分之一。
5.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述延伸部向内延伸的水平距离小于所述装配槽侧壁高度的二分之一。
6.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述延伸部、所述装配槽的侧壁与所述装配槽的底面形成的容纳空间的高度为0.1-0.3mm。
7.一种权利要求1-6任一项所述的基材的制备方法，其特征在于，包括：
提供基材坯体，包括预设的贴片区和隔离区，其中，在所述隔离区的至少一个表面设有锯齿槽；
成型处理后得到所述基材。
8.一种电路基板，其特征在于，包括：
权利要求1-6任一项所述的基材；
金属片，位于所述贴片区对应的所述基材的表面。
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